《多場條件下煤瓦斯相互作用及對瓦斯運移的影響》是依託重慶大學，由黃滾擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多場條件下煤瓦斯相互作用及對瓦斯運移的影響
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃滾
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目從研究在多場條件下煤與瓦斯相互作用的細觀力學機制入手，進而研究這種相互作用對瓦斯在煤中滲流特性的影響。主要研究內容有：設計加工具多場施加功能的帶顯微觀測裝置的高壓瓦斯吸附滲流實驗系統，利用該裝置配備的高倍數字顯微鏡系統定量觀測吸附和解吸瓦斯後煤體的膨脹收縮效應和瓦斯滲流特徵，並計算在變形限制條件下的膨脹應力；通過對煤試件施加應力場和溫度場進行瓦斯的吸附和解吸試驗來探討外加力場和溫度場對煤瓦斯相互作用的影響；根據熱力學理論，探討煤瓦斯相互作用的力能效應；根據多場條件下充分吸附解吸後的滲流實驗結果，結合數值模擬技術，探討多場條件的煤瓦斯相互作用對煤瓦斯滲流特性的影響。研究結果可以深化對煤瓦斯相互作用的理解，揭示煤瓦斯相互的力學作用機制及對煤層中瓦斯滲流的影響，為煤瓦斯突出預防、瓦斯抽采提供理論基礎。
結題摘要
根據深部煤層開採中瓦斯在煤層中的運移、吸附解吸、擴散以及煤體本身的膨脹收縮過程與應力水平、瓦斯壓力、氣體組分、裂隙的集合形狀尺寸、水分、溫度有著密切聯繫的包含化學反應和物理變化的複雜耦合，項目以多場耦合條件下煤與瓦斯相互作用為研究主題，綜合運用理論分析、實驗設計、實驗裝置開發、室內實驗和建立模型數值模擬等多種手段，開展如下研究。 （a）通過kaiser聲發射原岩應力測試實驗、不同溫度下的煤體甲烷等溫吸附實驗和不同埋深的孔隙率測定實驗，建立了煤層氣富集區預測方程，定量化預測礦區煤層氣含氣量分布。 （b）通過不同含水率煤樣在常規單軸壓縮下的聲發射特徵試驗，探索了不同含水率煤樣在受壓破壞的特徵，得出其各自的內部損傷演化的階段性規律。 （c）通過不同瓦斯壓力條件下對含瓦斯煤進行固定軸向應力的卸圍壓瓦斯滲流實驗，研究卸圍壓過程中瓦斯壓力對煤體的力學及滲透特性影響。 （d）建立描述含瓦斯煤岩固氣耦合情況下的骨架可變形性和氣體可壓縮性的固氣耦合模型，並利用建立模型進行鑽孔抽采瓦斯三維數值模擬，研究了抽采壓力、時間、半徑對抽采影響。 （e）通過含瓦斯煤岩進行常規三軸路徑和卸圍壓路徑的滲流特性與聲發射特徵，研究兩種路徑下煤岩失穩破壞過程中滲流特性和聲發射特徵的差異，得出兩種實驗流量曲線變化規律。 （f）通過不同圍壓和瓦斯壓力下煤樣的三軸壓縮實驗，研究煤樣在壓縮過程中的能耗特徵和滲流特性，得出圍壓和瓦斯壓力對煤樣的能耗關係。 （g）通過不同瓦斯壓力、溫度的恆定圍壓瓦斯滲流耦合實驗，研究不同溫度對實驗全應力應變的影響，得到不同的溫度對煤體滲流影響的變化規律。 （h）通過對經典模型理論分析，建立包含應力、孔隙壓力、溫度及煤基質綜合影響的滲透率模型，並以此為基礎提出了新的實驗設計，自行研製開發煤瓦斯多場耦合顯微觀測實驗裝置滿足實驗要求，填補了國內在微細觀光學測試手段運用於煤瓦斯作用機理研究方面的空白。 根據計畫任務書，項目無論在科學內容還是在預期成果指標上，都圓滿完成預期任務。發表標註本基金號論文15篇，其中SCI收錄2篇，EI收錄13篇；獲得國家專利技術10項（已授權9項）；獲得2014年中國煤炭工業協會科技進步一等獎；依託項目指導培養研究生8人。
